JPH0555659A - 積層型圧電素子 - Google Patents
積層型圧電素子Info
- Publication number
- JPH0555659A JPH0555659A JP3242698A JP24269891A JPH0555659A JP H0555659 A JPH0555659 A JP H0555659A JP 3242698 A JP3242698 A JP 3242698A JP 24269891 A JP24269891 A JP 24269891A JP H0555659 A JPH0555659 A JP H0555659A
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- Japan
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- piezoelectric element
- piezoelectric material
- laminated piezoelectric
- internal electrode
- displacement
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- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 縦効果を利用する積層型圧電素子において、
らせん構造を持つことにより、大変位を生じ、長寿命の
積層型圧電素子を実現する。 【構成】 内部電極を有する２ｎ個（ｎは自然数）のら
せん形状をした圧電体を、互い違いに組み合せて、１つ
の積層型圧電素子となるように２ｎ重らせん構造（ｎは
自然数）を形成する。
らせん構造を持つことにより、大変位を生じ、長寿命の
積層型圧電素子を実現する。 【構成】 内部電極を有する２ｎ個（ｎは自然数）のら
せん形状をした圧電体を、互い違いに組み合せて、１つ
の積層型圧電素子となるように２ｎ重らせん構造（ｎは
自然数）を形成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、縦効果を利用した積層
型圧電素子の構造に関する。
型圧電素子の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】電圧を印加すると変位を発生する、圧電
材料を用いて、図５（ａ）、（ｂ）に示すような、積層
チップコンデンサ構造の素子を構成すると、低電圧で大
きな変位の発生する積層型圧電素子が得られる。すなわ
ち、図５（ａ）に示すような圧電材料からなる膜又は薄
板10の間に、正の内部電極板11、負の内部電極板11' を
交互に挟んで積層し、内部電極11,11'をそれぞれ外部電
極12,12'に接続した積層型圧電素子の構造があった。
材料を用いて、図５（ａ）、（ｂ）に示すような、積層
チップコンデンサ構造の素子を構成すると、低電圧で大
きな変位の発生する積層型圧電素子が得られる。すなわ
ち、図５（ａ）に示すような圧電材料からなる膜又は薄
板10の間に、正の内部電極板11、負の内部電極板11' を
交互に挟んで積層し、内部電極11,11'をそれぞれ外部電
極12,12'に接続した積層型圧電素子の構造があった。
【０００３】又、図６（ａ），（ｂ）に示すような積層
型圧電素子は同図（ｂ）に示すように、内部電極板11,1
1'を圧電材料からなる膜又は薄板10の全面に構成して積
層する。このようにして形成された積層型圧電素子の一
方の側面において、内部電極板11の端面に絶縁物質13'
が塗布された上から一方の電極となる外部電極12' が形
成される。他方の側面においては上記一方の側面におい
て絶縁物質が塗布されなかった内部電極板11' の端面に
絶縁物質13が塗布された上から他方の電極となる外部電
極12が形成された積層型圧電素子があった。このような
積層型圧電素子では、同図（ａ），（ｂ）に示すように
内部電極板11,11'は全面に形成されているので、電極端
子(A),(B) 間に電圧を印加すると、圧電材料からなる膜
又は薄板10内の電界分布が一様となり、素子は均一に変
形し、応力集中も起こらない。
型圧電素子は同図（ｂ）に示すように、内部電極板11,1
1'を圧電材料からなる膜又は薄板10の全面に構成して積
層する。このようにして形成された積層型圧電素子の一
方の側面において、内部電極板11の端面に絶縁物質13'
が塗布された上から一方の電極となる外部電極12' が形
成される。他方の側面においては上記一方の側面におい
て絶縁物質が塗布されなかった内部電極板11' の端面に
絶縁物質13が塗布された上から他方の電極となる外部電
極12が形成された積層型圧電素子があった。このような
積層型圧電素子では、同図（ａ），（ｂ）に示すように
内部電極板11,11'は全面に形成されているので、電極端
子(A),(B) 間に電圧を印加すると、圧電材料からなる膜
又は薄板10内の電界分布が一様となり、素子は均一に変
形し、応力集中も起こらない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述の従来の積層型圧
電素子は、図５（ｂ）の平面図から理解されるように、
内部電極板11と11' との重なり部分が素子面の全面積よ
り小となり、周辺部分では両電極は重なっていない。従
って、外部電極12,12'間に電圧を印加すると、上記電極
の重なり部分のみ電界強度が強くなり、周辺部分の電界
強度は弱い。このため素子周辺部分は変形しないばかり
でなく、素子全体の変形を阻害し、材料固有の変位量を
得ることができないという欠点がある。更に、変形する
部分と変形しない部分との境界に応力集中が起こり、高
電圧印加、繰り返し印加又は長時間印加等により機械的
に素子が破壊するという欠点もある。
電素子は、図５（ｂ）の平面図から理解されるように、
内部電極板11と11' との重なり部分が素子面の全面積よ
り小となり、周辺部分では両電極は重なっていない。従
って、外部電極12,12'間に電圧を印加すると、上記電極
の重なり部分のみ電界強度が強くなり、周辺部分の電界
強度は弱い。このため素子周辺部分は変形しないばかり
でなく、素子全体の変形を阻害し、材料固有の変位量を
得ることができないという欠点がある。更に、変形する
部分と変形しない部分との境界に応力集中が起こり、高
電圧印加、繰り返し印加又は長時間印加等により機械的
に素子が破壊するという欠点もある。
【０００５】更に、図６に示すような積層型圧電素子で
は、内部電極板11,11'を接近させるに従って内部電極板
11,11'の端面に、絶縁物質を塗布することが非常に困難
になってくる。更に絶縁物質及び外部電極12,12'で側面
をクランプした状態のため、変位を抑制されているとい
う欠点がある。
は、内部電極板11,11'を接近させるに従って内部電極板
11,11'の端面に、絶縁物質を塗布することが非常に困難
になってくる。更に絶縁物質及び外部電極12,12'で側面
をクランプした状態のため、変位を抑制されているとい
う欠点がある。
【０００６】本発明の目的は、前記積層型圧電素子の絶
縁層をなくし、外部電極を側面に形成しないことによ
り、手間を省き、大きな変位を得られる積層型変位素子
を提供することにある。
縁層をなくし、外部電極を側面に形成しないことによ
り、手間を省き、大きな変位を得られる積層型変位素子
を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記のような課題を解決
するために、本発明においては、絶縁物質を塗布する必
要がない構造として、内部電極を有する２ｎ個（ｎは自
然数）のらせん形状をした圧電体を、互い違いに組み合
せた積層型圧電素子としたものである。
するために、本発明においては、絶縁物質を塗布する必
要がない構造として、内部電極を有する２ｎ個（ｎは自
然数）のらせん形状をした圧電体を、互い違いに組み合
せた積層型圧電素子としたものである。
【０００８】
【作用】上記のように、２ｎ個（ｎは自然数）のらせん
形状をした圧電体を互い違いに組み合せた構成にしたこ
とにより、全面に内部電極が形成してあるにもかかわら
ず、絶縁物質や外部電極を塗布する必要がなく、大きな
変位が得られる積層型圧電素子が提供できる。
形状をした圧電体を互い違いに組み合せた構成にしたこ
とにより、全面に内部電極が形成してあるにもかかわら
ず、絶縁物質や外部電極を塗布する必要がなく、大きな
変位が得られる積層型圧電素子が提供できる。
【０００９】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。図１は、本発明の一実施例（２重らせん構造）を示
す斜視図であり、図２は、図１記載の本発明の一実施例
を示す断面図である。
る。図１は、本発明の一実施例（２重らせん構造）を示
す斜視図であり、図２は、図１記載の本発明の一実施例
を示す断面図である。
【００１０】まず、ジルコン酸・チタン酸鉛Ｐｂ（Ｚｒ
・Ｔｉ）Ｏ3 （いわゆるＰＺＴ）を主成分とする圧電材
料の仮焼粉末に微量の有機バインダーを添加し、これを
有機溶媒中に分散させた泥漿を準備し、該泥漿を通常の
積層チップコンデンサを製造する成膜機により、マイラ
ーフィルム上に数１００ミクロンの厚さに塗布、乾燥後
マイラーフィルムから剥離して、圧電材料膜1 を形成す
る。該圧電材料膜1 の両面に白金ペーストをスクリーン
印刷して、内部電極板2 を形成する。上記内部電極板2
が形成された圧電材料膜1 を、打ち抜き加工で図３
（ａ）に示すような円環状の素子片3 に加工する。該素
子片3 の１カ所に径方向の切れ目を入れて図３（ｂ）に
示すような形状の素子片3 に加工する。該素子片3 を２
枚ずらして組み合せて、図４（ａ）に示すような素子単
位4 を作成する。その時の組み合せのずらし角度θは図
４（ｂ）に示すように、切断面が上下に入れ替わらなけ
れば、０°３６０°以外の任意の角度でよい。但し１つ
の積層型圧電素子を形成する素子単位4 は、すべて同じ
ずらし角度でなければならない。更に、２つの素子片3
を重ね合せて素子単位4 を作成する場合、重ね方で右巻
きか左巻きになるが、どちらでも構わない。但し１つの
積層型圧電素子を形成する素子単位4 は、すべて同じ巻
き方向でなければならない。
・Ｔｉ）Ｏ3 （いわゆるＰＺＴ）を主成分とする圧電材
料の仮焼粉末に微量の有機バインダーを添加し、これを
有機溶媒中に分散させた泥漿を準備し、該泥漿を通常の
積層チップコンデンサを製造する成膜機により、マイラ
ーフィルム上に数１００ミクロンの厚さに塗布、乾燥後
マイラーフィルムから剥離して、圧電材料膜1 を形成す
る。該圧電材料膜1 の両面に白金ペーストをスクリーン
印刷して、内部電極板2 を形成する。上記内部電極板2
が形成された圧電材料膜1 を、打ち抜き加工で図３
（ａ）に示すような円環状の素子片3 に加工する。該素
子片3 の１カ所に径方向の切れ目を入れて図３（ｂ）に
示すような形状の素子片3 に加工する。該素子片3 を２
枚ずらして組み合せて、図４（ａ）に示すような素子単
位4 を作成する。その時の組み合せのずらし角度θは図
４（ｂ）に示すように、切断面が上下に入れ替わらなけ
れば、０°３６０°以外の任意の角度でよい。但し１つ
の積層型圧電素子を形成する素子単位4 は、すべて同じ
ずらし角度でなければならない。更に、２つの素子片3
を重ね合せて素子単位4 を作成する場合、重ね方で右巻
きか左巻きになるが、どちらでも構わない。但し１つの
積層型圧電素子を形成する素子単位4 は、すべて同じ巻
き方向でなければならない。
【００１１】次に、前記素子単位4 を所定の個数（通常
数１０個）積層し、熱プレスにより一体化した後、約１
２５０°の温度で焼結すれば、図１に示すような圧電材
料膜1 と内部電極板2 により構成された積層型圧電素子
5 が得られる。又、電極端子(A),(B) は、それぞれ内部
電極板2,2'に接続され、電極端子(A),(B) 間に電圧を印
加すれば、各膜の厚み方向すなわち、図中上下方向に伸
びる。該伸び量は、材料固有の変形量に応じ、素子全体
の寸法によって定まる。上述のように形成された積層型
圧電素子5 は内部電極板2,2'が、圧電材料膜1 の全面に
形成されているにもかかわらず、内部電極板2,2'はそれ
ぞれ一本につながっているため絶縁物質や外部電極を塗
布する必要がなく手間がかからない。また、内部電極板
2,2'は、圧電材料膜1 の全面に形成されており、圧電材
料膜1 に均一な電界強度を与えることができるため、応
力集中を起こさないから前記圧電材料膜1 に破壊の恐れ
がない。
数１０個）積層し、熱プレスにより一体化した後、約１
２５０°の温度で焼結すれば、図１に示すような圧電材
料膜1 と内部電極板2 により構成された積層型圧電素子
5 が得られる。又、電極端子(A),(B) は、それぞれ内部
電極板2,2'に接続され、電極端子(A),(B) 間に電圧を印
加すれば、各膜の厚み方向すなわち、図中上下方向に伸
びる。該伸び量は、材料固有の変形量に応じ、素子全体
の寸法によって定まる。上述のように形成された積層型
圧電素子5 は内部電極板2,2'が、圧電材料膜1 の全面に
形成されているにもかかわらず、内部電極板2,2'はそれ
ぞれ一本につながっているため絶縁物質や外部電極を塗
布する必要がなく手間がかからない。また、内部電極板
2,2'は、圧電材料膜1 の全面に形成されており、圧電材
料膜1 に均一な電界強度を与えることができるため、応
力集中を起こさないから前記圧電材料膜1 に破壊の恐れ
がない。
【００１２】以上の実施例では、円柱状にした積層型圧
電素子について説明したが、円柱状でない場合、例えば
三角柱状、四角柱状、等も可能である。
電素子について説明したが、円柱状でない場合、例えば
三角柱状、四角柱状、等も可能である。
【００１３】更に、以上の実施例では、２重らせん構造
を持つ積層型圧電素子について説明したが、使用する素
子単位を２ｎ枚（ｎは自然数）で構成するならば、２ｎ
重らせん構造（ｎは自然数）を持つ積層型圧電素子も可
能である。
を持つ積層型圧電素子について説明したが、使用する素
子単位を２ｎ枚（ｎは自然数）で構成するならば、２ｎ
重らせん構造（ｎは自然数）を持つ積層型圧電素子も可
能である。
【００１４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による積層
型圧電素子においては、全面に内部電極板が形成してあ
るにもかかわらず絶縁物質や外部電極を塗布する必要が
なく、塗布する手間がかからなくなる。更には、全面に
内部電極板を形成してあるため電圧印加時に応力集中が
生じず絶縁物質や外部電極による変位の抑制もないこと
から、より大きな変位を得ることもでき、長寿命な素子
を得ることを可能とし、大変位、長寿命の積層型圧電素
子を実現できる。
型圧電素子においては、全面に内部電極板が形成してあ
るにもかかわらず絶縁物質や外部電極を塗布する必要が
なく、塗布する手間がかからなくなる。更には、全面に
内部電極板を形成してあるため電圧印加時に応力集中が
生じず絶縁物質や外部電極による変位の抑制もないこと
から、より大きな変位を得ることもでき、長寿命な素子
を得ることを可能とし、大変位、長寿命の積層型圧電素
子を実現できる。
【図１】本発明の一実施例を示す積層型圧電素子の斜視
図である。
図である。
【図２】本発明の一実施例を示す積層型圧電素子の断面
図である。
図である。
【図３】本発明の積層型圧電素子の部品の斜視図であ
る。
る。
【図４】本発明の積層型圧電素子の斜視図及び平面図で
ある。
ある。
【図５】従来の積層型圧電素子の断面図及び平面図であ
る。
る。
【図６】従来の積層型圧電素子の断面図及び平面図であ
る。
る。
１ 圧電材料膜 ２ 内部電極板 ３ 素子片 ４ 素子単位 ５ 積層型圧電素子 １０ 圧電材料膜 １１，１１´ 内部電極 １２，１２´ 外部電極 １３，１３´ 絶縁物質 Ａ，Ｂ 電極端子
Claims (1)
- 【請求項１】 内部電極を有する２ｎ個（ｎは自然数）
のらせん形状をした圧電材料膜を、互い違いに組み合せ
たことを特徴とする積層型圧電素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3242698A JPH0555659A (ja) | 1991-08-28 | 1991-08-28 | 積層型圧電素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3242698A JPH0555659A (ja) | 1991-08-28 | 1991-08-28 | 積層型圧電素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0555659A true JPH0555659A (ja) | 1993-03-05 |
Family
ID=17092917
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3242698A Withdrawn JPH0555659A (ja) | 1991-08-28 | 1991-08-28 | 積層型圧電素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0555659A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001013440A1 (de) * | 1999-08-13 | 2001-02-22 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zur herstellung von piezoaktoren mit einem mehrschichtaufbau von piezolagen |
| GB2329514B (en) * | 1997-09-05 | 2002-02-13 | 1 Ipr Ltd | Aerogels, piezoelectric devices and uses therefor |
| FR2912481A1 (fr) * | 2007-02-14 | 2008-08-15 | Renault Sas | Dispositif de freinage a commande electrique. |
| JP2014127598A (ja) * | 2012-12-26 | 2014-07-07 | Fujitsu Ltd | アクチュエータ、セル基板複合体、セル基板複合体の製造方法及びアクチュエータの製造方法 |
| JP2014194975A (ja) * | 2013-03-28 | 2014-10-09 | Fujitsu Ltd | 二重螺旋積層型圧電アクチュエータ及びその製造方法 |
-
1991
- 1991-08-28 JP JP3242698A patent/JPH0555659A/ja not_active Withdrawn
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2329514B (en) * | 1997-09-05 | 2002-02-13 | 1 Ipr Ltd | Aerogels, piezoelectric devices and uses therefor |
| US6677034B1 (en) | 1997-09-05 | 2004-01-13 | 1 . . . Limited | Aerogels, piezoelectric devices, and uses therefor |
| WO2001013440A1 (de) * | 1999-08-13 | 2001-02-22 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zur herstellung von piezoaktoren mit einem mehrschichtaufbau von piezolagen |
| US6931697B1 (en) | 1999-08-13 | 2005-08-23 | Robert Bosch Gmbh | Method for producing piezo actuators with a multiple-layer structure of piezo layers |
| FR2912481A1 (fr) * | 2007-02-14 | 2008-08-15 | Renault Sas | Dispositif de freinage a commande electrique. |
| WO2008104682A2 (fr) * | 2007-02-14 | 2008-09-04 | Renault S.A.S | Dispositif de freinage a commande electrique |
| WO2008104682A3 (fr) * | 2007-02-14 | 2008-10-23 | Renault Sa | Dispositif de freinage a commande electrique |
| US20100101901A1 (en) * | 2007-02-14 | 2010-04-29 | Renault S.A.S | Electric control braking device |
| JP2014127598A (ja) * | 2012-12-26 | 2014-07-07 | Fujitsu Ltd | アクチュエータ、セル基板複合体、セル基板複合体の製造方法及びアクチュエータの製造方法 |
| JP2014194975A (ja) * | 2013-03-28 | 2014-10-09 | Fujitsu Ltd | 二重螺旋積層型圧電アクチュエータ及びその製造方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19981112 |